CN108518114A - 金属高效耗能阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属高效耗能阻尼器，均为软钢制作而成的第1‑5耗能杆件和第1‑4节点板组成，第1耗能杆件、第2耗能杆件、第3耗能杆件和第4耗能杆件首尾相接，构成菱形，并呈上下、左右均对称布置，第1耗能杆件与第2耗能杆件的夹角为钝角，第3耗能杆件与第4耗能杆件的夹角为钝角，第5耗能杆件作为菱形的长轴对角线。第5耗能杆件作为菱形的上下对角线。本发明具有耗能构件能在地震作用下尽快屈服、产生塑性变形并大量消耗地震能量、且不致因耗能而产生过大的塑性变形导致失效、从而达到持久减震目的的优点，本发明的菱形结构形式，是达到高效耗能的关键。

Description

金属高效耗能阻尼器
技术领域
本发明涉及消能减震装置，尤其是涉及一种金属高效耗能阻尼器。
背景技术
常规金属阻尼器是将具有较低屈服点的金属块并通过附加支撑杆件连接在建筑结构中，起消能减震的作用。当建筑结构在地震的激励作用下，附加支撑杆件对常规金属阻尼器产生作用，当该常规金属阻尼器屈服时，将产生塑性变形，从而消耗结构的地震能量，以达到减震的目的。但在该常规金属阻尼器屈服前，该常规金属阻尼器会产生弹性变形，并不会消耗地震能量，相反由于在建筑结构中施加了弹性构件，增大了建筑结构的刚度，反而会引起建筑结构的地震反应增大，因此为了提高减震效果，应尽快让该常规金属阻尼器屈服，产生塑性变形，且不致因产生的塑性变形超出允许范围而失效，以达到持久减震的目的。可见常规金属阻尼器满足不了这项要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能在地震作用下尽快屈服、能产生塑性变形并大量消耗地震能量、且不致因耗能而产生过大的塑性变形导致失效、从而达到持久减震目的的金属高效耗能阻尼器。
本发明的目的是这样实现的：
一种金属高效耗能阻尼器，特征是：由均为软钢制作而成的第1-5耗能杆件和第1-4节点板组成，第1耗能杆件的上端和第4耗能杆件的上端均通过螺栓固定在第1节点板上，第2耗能杆件的下端和第3耗能杆件的下端均通过螺栓固定在第3节点板上，第1耗能杆件的下端和第2耗能杆件的上端均通过螺栓固定在第2节点板上，第4耗能杆件的下端和第3耗能杆件的上端均通过螺栓固定在第4节点板上，第5耗能杆件的上端通过螺栓固定在第1节点板上，第5耗能杆件的下端通过螺栓固定在第3节点板上；第1安装斜支撑的一端固定在房间内的第一个墙角顶端，第1安装斜支撑的另一端固定在第2节点板上，第2安装斜支撑的一端固定在房间内与第一个墙角顶端相对的第二个墙角顶端，第2安装斜支撑的另一端固定在第4节点板上，第1安装斜支撑与第2安装斜支撑成一条直线，第3安装斜支撑与第1安装斜支撑、第2安装斜支撑垂直，第3安装斜支撑的一端固定在房间内的第三个墙角顶端，第3安装斜支撑的另一端固定在第1节点板或第4节点板上。
第1耗能杆件、第2耗能杆件、第3耗能杆件和第4耗能杆件首尾相接，构成菱形，并呈上下、左右均对称布置，第1耗能杆件与第2耗能杆件的夹角为钝角，第3耗能杆件与第4耗能杆件的夹角为钝角，第5耗能杆件作为菱形的长轴对角线。
本发明均为软钢制作而成的第1-5耗能杆件和第1-4节点板组成，第1耗能杆件、第2耗能杆件、第3耗能杆件和第4耗能杆件首尾相接，构成菱形，第5耗能杆件作为菱形的上下对角线，本发明具有如下优点：
1.设置了5个耗能杆件可同时屈服，产生塑性变形(即同时耗能)，从而增大了耗散地震能量的能力，将地震能量大量消耗，因此耗能效率大大提高；
2.在荷载作用下，各耗能杆件合理设置(倾斜角度、截面面积等)，不但使本发明的各耗能杆件能够尽早屈服，尽早地消除本发明的各耗能杆件的刚度对结构地震反应的不利影响，也减小了传统阻尼器屈服之前自身的刚度对结构地震反应的不利影响，消除了传统阻尼器由于只有个别部件耗能、可能引起塑性变形过大而超出耗能部件变形极限导致的阻尼器失效的缺陷，提高了结构的减震效果；
3.本发明的菱形结构形式，是达到高效耗能的关键。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的受力分析图；
图3为本发明的第1安装方案示意图；
图4为本发明的第2安装方案示意图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
一种金属高效耗能阻尼器，由均为软钢制作而成的第1-5耗能杆件(AB、EF、GH、CD、JK)和第1-4节点板组成，第1耗能杆件AB的上端和第4耗能杆件CD的上端均通过螺栓固定在第1节点板1上，第2耗能杆件EF的下端和第3耗能杆件GH的下端均通过螺栓固定在第3节点板3上，第1耗能杆件AB的下端和第2耗能杆件EF的上端均通过螺栓固定在第2节点板2上，第4耗能杆件CD的下端和第3耗能杆件GH的上端均通过螺栓固定在第4节点板4上，第1耗能杆件、第2耗能杆件、第3耗能杆件和第4耗能杆件首尾相接，构成菱形，并呈上下、左右均对称布置，第1耗能杆件1与第2耗能杆件2的夹角为钝角，第3耗能杆件3与第4耗能杆件4的夹角为钝角，第5耗能杆件JK的上端通过螺栓固定在第1节点板1上，第5耗能杆件JK的下端通过螺栓固定在第3节点板3上，第5耗能杆件JK作为菱形的长轴对角线；第1安装斜支撑5的一端固定在房间的第一个墙角顶端，第1安装斜支撑5的另一端固定在第2节点板2上，第2安装斜支撑6的一端固定在房间与第一个墙角顶端相对的第二个墙角顶端，第2安装斜支撑6的另一端固定在第4节点板4上，第1安装斜支撑5与第2安装斜支撑6成一条直线，第3安装斜支撑7与第1安装斜支撑5、第2安装斜支撑6垂直，第3安装斜支撑7的一端固定在房间的第三个墙角顶端，第3安装斜支撑7的另一端固定在第1节点板1或第3节点板3上。
工作原理:受力分析如图2所示。
假设该阻尼器的左右两端分别受到一个水平拉力F，则第1耗能杆件AB、第2耗能杆件EF、第3耗能杆件GH、第4耗能杆件CD的内力分别为：
第5耗能杆件JK的内力为:N2＝-tgθ·F
当θ＝45°时，N2＝-F
若取第1耗能杆件AB、第2耗能杆件EF、第3耗能杆件GH、第4耗能杆件CD的横截面面积均为
则第1耗能杆件AB、第2耗能杆件EF、第3耗杆件GH、第4耗能杆件CD与第5耗能杆件JK在θ＝45°时，可同时屈服。
本实施例中，取θ>45°(如θ＝60°)，且取杆AB、CD、GH、EF的横截面面积均为As1＝0.707As2，则N1>0.707F，N2>F，在水平拉力F作用下可使第1耗能杆件AB、第2耗能杆件EF、第3耗能杆件GH、第4耗能杆件CD和第5耗能杆件JK均可尽快屈服，可更有效地耗散地震能量，达到高效耗能的目的。
若设计时，使第1耗能杆件AB、第2耗能杆件EF、第3耗杆件GH、第4耗能杆件CD均不参与耗能，只留下第5耗能杆件JK耗能，则要达到第1耗能杆件AB、第2耗能杆件EF、第3耗杆件GH、第4耗能杆件CD参与耗能相同的耗能量，则第5耗能杆件JK必须产生足够大的塑性变形，有可能超出第5耗能杆件JK的变形极限而使阻尼器失效，这不合适。

Claims (2)

1.一种金属高效耗能阻尼器，其特征在于：由均为软钢制作而成的第1-5耗能杆件和第1-4节点板组成，第1耗能杆件的上端和第4耗能杆件的上端均通过螺栓固定在第1节点板上，第2耗能杆件的下端和第3耗能杆件的下端均通过螺栓固定在第3节点板上，第1耗能杆件的下端和第2耗能杆件的上端均通过螺栓固定在第2节点板上，第4耗能杆件的下端和第3耗能杆件的上端均通过螺栓固定在第4节点板上，第5耗能杆件的上端通过螺栓固定在第1节点板上，第5耗能杆件的下端通过螺栓固定在第3节点板上；第1安装斜支撑的一端固定在房间内的第一个墙角顶端，第1安装斜支撑的另一端固定在第2节点板上，第2安装斜支撑的一端固定在房间内与第一个墙角顶端相对的第二个墙角顶端，第2安装斜支撑的另一端固定在第4节点板上，第1安装斜支撑与第2安装斜支撑成一条直线，第3安装斜支撑与第1安装斜支撑、第2安装斜支撑垂直，第3安装斜支撑的一端固定在房间内的第三个墙角顶端，第3安装斜支撑的另一端固定在第1节点板或第3节点板上。
2.根据权利要求1所述的一种金属高效耗能阻尼器，其特征在于：第1耗能杆件、第2耗能杆件、第3耗能杆件和第4耗能杆件首尾相接，构成菱形，并呈上下、左右均对称布置，第1耗能杆件与第2耗能杆件的夹角为钝角，第3耗能杆件与第4耗能杆件的夹角为钝角，第5耗能杆件作为菱形的长轴对角线。
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